JP7234598B2 - Nucleic acid amplification reagent and nucleic acid amplification control method using the reagent - Google Patents
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Description
本発明は、DNAやRNA等の遺伝子混合物中に含まれると予想される、特定塩基配列を含む標的核酸の増幅試薬および当該試薬を用いた核酸増幅の制御方法に関するものである。さらに本発明は、前記標的核酸を増幅し、定性的または定量的に分析する方法および検出試薬に関する。本発明は遺伝子診断等の臨床診断分野での利用に有用であり、検体から直接、標的遺伝子を増幅・検出できることから、病気の迅速診断およびその治療に役立つだけでなく、前記病気が微生物に起因する場合、当該微生物の迅速かつ高感度な同定や、薬剤耐性遺伝子の検出にも有用である。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reagent for amplifying a target nucleic acid containing a specific base sequence, which is expected to be contained in a mixture of genes such as DNA and RNA, and a method for controlling nucleic acid amplification using the reagent. Furthermore, the present invention relates to methods and detection reagents for amplifying and qualitatively or quantitatively analyzing said target nucleic acid. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for use in the field of clinical diagnosis such as genetic diagnosis, and can amplify and detect target genes directly from specimens. In this case, it is also useful for rapid and highly sensitive identification of the microorganism and detection of drug resistance genes.
臨床診断で用いられる遺伝子検査では、臨床試料中の核酸が極微量であることが多いため、当該試料中に含まれる標的核酸を増幅して信号強度を向上することで、高感度かつ良好な再現性のある測定を実現している。 In genetic testing used for clinical diagnosis, the amount of nucleic acids in clinical samples is often very small. It realizes accurate measurement.
標的核酸の増幅方法としては、例えばPCR(ポリメラーゼチェーンリアクション)法があげられる。この方法は、標的核酸中の特定DNA配列の両末端部に相補的なプライマーおよび相同なプライマーからなる一組のプライマーと、耐熱性DNAポリメラーゼを用いて、熱変性、アニーリング、伸長反応からなる3ステップのサイクルを繰り返すことで、前記特定DNA配列を含むポリヌクレオチドを増幅できる。一方、標的核酸がRNAの場合は、PCR法を実施する前に、鋳型となるRNAから逆転写酵素によってcDNAを合成する必要がある。すなわち、cDNA合成工程およびPCR反応工程の2つの工程を要するため、操作が煩雑である。またPCR法は、急激な昇温、降温を必要とするため、特殊なインキュベーターを必要とし、大量処理を目的とした自動化への適用は容易ではない。さらに熱変性、アニーリング、伸長反応からなる3ステップのサイクルを繰り返し行なう必要があるため、迅速化にも限界がある。 Examples of the method for amplifying the target nucleic acid include PCR (polymerase chain reaction) method. This method consists of heat denaturation, annealing, and extension reactions using a set of primers consisting of primers complementary and homologous to both ends of a specific DNA sequence in the target nucleic acid, and a thermostable DNA polymerase. By repeating the cycle of steps, a polynucleotide containing the specific DNA sequence can be amplified. On the other hand, when the target nucleic acid is RNA, it is necessary to synthesize cDNA from RNA as a template using reverse transcriptase before performing the PCR method. That is, the procedure is complicated because it requires two steps, a cDNA synthesis step and a PCR reaction step. Moreover, the PCR method requires a special incubator because it requires rapid temperature rise and fall, and is not easy to apply to automation for the purpose of large-scale processing. Furthermore, since it is necessary to repeat the three-step cycle consisting of heat denaturation, annealing, and elongation reaction, there is a limit to speeding up the method.
一方、標的RNAの簡便な増幅方法として、NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification)法(特許文献1および2、非特許文献1)、TMA(Transcription Mediated Amplification)法(特許文献3)、TRC(Transcription-Reverse transcription Concerted reaction)法(特許文献4および非特許文献2)などが報告されている。これらの方法は、標的RNAに対してプロモーター配列を含むプライマーと、逆転写酵素およびリボヌクレアーゼH(RNase H)を用いて、プロモーター配列を含む2本鎖DNAを生成し、RNAポリメラーゼにより特定塩基配列を含むRNAを生成し、以後は、当該生成されたRNAを、前記プロモーター配列を含む2本鎖DNA合成の鋳型とする連鎖反応を行なうものである。これらの方法でRNAを増幅する際、RNAに対する相補DNA鎖を合成するRNA依存性DNAポリメラーゼ活性、RNA-cDNA二本鎖のRNAを分解するRNase H活性、およびcDNAに対する相補DNA鎖を合成するDNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する、AMV逆転写酵素がよく用いられる。これらの増幅方法は、比較的低温(例えば41℃から46℃)の一定温度で反応が可能であるため、自動化への適用が容易である。また鎖置換活性を有する酵素を添加することで、比較的低温の一定温度下でのDNA増幅も可能である(特許文献5)。しかしながら、前述した比較的低温の一定温度下での標的核酸の増幅が可能な反応では、PCR反応とは異なり、室温下においても反応が進行する可能性がある。したがって、多数の検体の増幅反応を同時に開始し、比較評価することは困難であった。 On the other hand, simple amplification methods for target RNA include NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification) method (Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Document 1), TMA (Transcription Mediated Amplification) method (Patent Document 3), TRC (Transcription - Reverse transcription concerted reaction method (Patent Document 4 and Non-Patent Document 2), etc. have been reported. These methods use a primer containing a promoter sequence for a target RNA, reverse transcriptase and ribonuclease H (RNase H) to generate a double-stranded DNA containing a promoter sequence, and a specific base sequence is generated by an RNA polymerase. A chain reaction is then performed using the generated RNA as a template for synthesizing a double-stranded DNA containing the promoter sequence. When amplifying RNA by these methods, an RNA-dependent DNA polymerase activity that synthesizes a complementary DNA strand to the RNA, an RNase H activity that degrades the RNA of the RNA-cDNA duplex, and a DNA that synthesizes a complementary DNA strand to the cDNA. AMV reverse transcriptase, which has a dependent DNA polymerase activity, is commonly used. These amplification methods can be easily applied to automation because the reaction can be performed at a relatively low constant temperature (eg, 41° C. to 46° C.). Furthermore, by adding an enzyme having strand displacement activity, DNA amplification at a relatively low constant temperature is possible (Patent Document 5). However, unlike the PCR reaction, the above-described reaction capable of amplifying the target nucleic acid at a relatively low constant temperature may proceed even at room temperature. Therefore, it has been difficult to start amplification reactions of many specimens at the same time for comparative evaluation.
試料中に含まれる標的核酸を定量する方法として、リアルタイムPCRが知られている。しかしながら、PCRによる増幅効率および正確さは、処理温度、前記核酸の塩基配列、反応溶液成分の濃度や種類等の様々な要因によって左右される。そのため標的核酸量(濃度)をPCR最終産物の濃度測定またはPCR過程におけるリアルタイム測定によって正確に決定することは、困難であった。 Real-time PCR is known as a method for quantifying target nucleic acids contained in a sample. However, the efficiency and accuracy of amplification by PCR are influenced by various factors such as the treatment temperature, the base sequence of the nucleic acid, the concentrations and types of reaction solution components, and the like. Therefore, it has been difficult to accurately determine the target nucleic acid amount (concentration) by densitometry of the final PCR product or real-time measurement during the PCR process.
近年、この問題を解決し、微量な標的DNAを正確に定量する技術として、デジタルPCRが開発された(非特許文献3)。デジタルPCRでは、標的DNAを含む溶液を、多数の微小区画に分配して、個々の微小区画で同時並行にPCRが行なわれる。1つまたは複数のターゲット分子を含む微小区画もあれば、ターゲット分子を全く含まない微小区画も存在するが、PCR終了後に微小区画毎にPCR増幅の有無を検出し、ポアソンモデルを用いることで、標的DNAの濃度が算出される。また微量な標的RNAを正確に定量する方法としては、あらかじめ逆転写酵素を用いてcDNAを合成した後、前述したデジタルPCRを用いる方法や、増幅方法をNASBA法に置き換えたデジタルNASBA法(特許文献6、非特許文献3)を用いる方法があげられる。 In recent years, digital PCR has been developed as a technique for solving this problem and accurately quantifying minute amounts of target DNA (Non-Patent Document 3). In digital PCR, a solution containing target DNA is distributed to a number of microcompartments and PCR is performed in parallel in each individual microcompartment. Some microcompartments contain one or more target molecules, and some microcompartments do not contain any target molecules. The concentration of target DNA is calculated. As a method for accurately quantifying a small amount of target RNA, cDNA is synthesized in advance using reverse transcriptase, and then the above-mentioned digital PCR is used, or the digital NASBA method (Patent Document 6, and a method using Non-Patent Document 3).
しかしながら、デジタルNASBA法は、増幅方法として、前述した比較的低温の一定温度下で標的核酸を増幅する反応であるNASBA法を用いているため、室温下においても増幅反応が進行する可能性がある。すなわち反応液を調製した後、微小区画に分配するまでに増幅反応が進行する可能性があるため、高精度な定量は極めて困難であった。したがって、試料中に存在する極微量の標的RNAをより高効率に再現性良く検出するためには、特に室温下における前記増幅反応を制御する必要があった。 However, since the digital NASBA method uses the NASBA method, which is a reaction to amplify the target nucleic acid at a relatively low constant temperature, as an amplification method, the amplification reaction may proceed even at room temperature. . That is, since the amplification reaction may proceed after preparation of the reaction solution before it is distributed to the microcompartments, highly accurate quantification has been extremely difficult. Therefore, in order to detect an extremely small amount of target RNA present in a sample with high efficiency and good reproducibility, it was necessary to control the amplification reaction, especially at room temperature.
一定温度下での標的核酸増幅における制御方法として、微小区画に予め入れておいた反応開始剤である酢酸マグネシウムと、反応液とを、当該微小区画内で混合させた後、RPA(Recombinase Polymerase Amplification)法(特許文献7)による等温でのDNA増幅反応を開始させる方法があげられる(非特許文献5)。しかしながら、マイクロ流体チップの構造が複雑であり多数の微小区画を有するマイクロ流体チップの作製が必要である。さらに増幅反応が酢酸マグネシウムの溶解度に依存しており、場合によっては、酢酸マグネシウムが凝集し、マグネシウムがイオン化しないことも考えられる。そのため微小区画間で核酸増幅反応のばらつきが発生する問題があった。このような誤差が生じることは、デジタル核酸増幅において致命的である。 As a control method for target nucleic acid amplification at a constant temperature, magnesium acetate, which is a reaction initiator previously placed in a microcompartment, and a reaction solution are mixed in the microcompartment, followed by RPA (Recombinase Polymerase Amplification). ) method (Patent Document 7) to initiate an isothermal DNA amplification reaction (Non-Patent Document 5). However, the structure of the microfluidic chip is complicated and it is necessary to fabricate a microfluidic chip with a large number of microcompartments. Furthermore, the amplification reaction is dependent on the solubility of magnesium acetate, and in some cases it is conceivable that magnesium acetate aggregates and magnesium does not ionize. As a result, there is a problem that the nucleic acid amplification reaction varies among microcompartments. The occurrence of such errors is fatal in digital nucleic acid amplification.
本発明の課題は、標的核酸の増幅・検出方法において、試料中に存在する極微量の標的核酸を、より高効率かつ再現性良く(高精度に)増幅し検出するための方法、および当該方法を利用した試薬を提供することにある。 The subject of the present invention is a method for amplifying and detecting a very small amount of target nucleic acid present in a sample more efficiently and reproducibly (highly accurately) in a method for amplifying and detecting a target nucleic acid, and the method. To provide a reagent using
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have completed the present invention as a result of earnest research to solve the above problems.
すなわち、本発明の態様は以下の通り例示できる。 That is, aspects of the present invention can be exemplified as follows.
[1]RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、DNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、リボヌクレアーゼH(RNase H)活性を有する酵素と、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、標的核酸の一部と相補的な配列を有する第一のプライマーと、標的核酸の一部と相同的な配列を有する第二のプライマーと、マグネシウム塩と、を含む前記標的核酸の増幅試薬(ただし、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加している)であって、
ピロリン酸分解酵素をさらに含む、前記増幅試薬。
[1] An enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having ribonuclease H (RNase H) activity, an enzyme having RNA polymerase activity, and part of a target nucleic acid a first primer having a sequence complementary to the target nucleic acid, a second primer having a sequence homologous to a portion of the target nucleic acid, and a magnesium salt. Either one of the primer and the second primer has a promoter sequence of the enzyme having RNA polymerase activity added to its 5' end),
The amplification reagent further comprising a pyrophosphate degrading enzyme.
[2]マグネシウム塩がピロリン酸マグネシウムである、[1]に記載の増幅試薬。 [2] The amplification reagent of [1], wherein the magnesium salt is magnesium pyrophosphate.
[3]RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素、DNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素およびRNase H活性を有する酵素が、AMV逆転写酵素である、[1]または[2]に記載の増幅試薬。 [3] The amplification reagent of [1] or [2], wherein the enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, the enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity, and the enzyme having RNase H activity are AMV reverse transcriptases. .
[4]5’末端側にRNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加したプライマーに対して5’末端側の位置にある、標的核酸の一部と相補的(前記プライマーが第一のプライマーの場合)もしくは相同的(前記プライマーが第二のプライマーの場合)な配列を有する第三のプライマー、および/または鎖置換活性を有する酵素をさらに含む、[1]から[3]のいずれかに記載の増幅試薬。 [4] Complementary to a portion of the target nucleic acid located on the 5'-end side of the primer to which the promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity is added on the 5'-end side (the primer is the first primer any of [1] to [3], further comprising a third primer having a sequence that is identical (if the primer is the second primer) or homologous (if the primer is the second primer), and/or an enzyme that has strand displacement activity amplification reagents.
[5][1]から[4]のいずれかに記載の増幅試薬と、増幅した標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブと、を含む前記標的核酸の検出試薬。 [5] the amplification reagent according to any one of [1] to [4]; and an oligonucleotide probe whose fluorescence properties change when forming a complementary double strand with a part of the amplified target nucleic acid compared to before formation. A detection reagent for the target nucleic acid, comprising:
[6]以下の(1)及び(2)の工程を含む、標的核酸の増幅方法。
(1)標的核酸を含む試料を、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、DNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、リボヌクレアーゼH(RNase H)活性を有する酵素と、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、前記標的核酸の一部と相補的な配列を有する第一のプライマーと、前記標的核酸の一部と相同的な配列を有する第二のプライマーと、ピロリン酸分解酵素とを含む反応液(ただし、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加している)に添加する工程
(2)試料を添加した前記反応液を、ピロリン酸マグネシウムを含む開始剤に添加し、一定温度で核酸増幅反応させる工程
[7]以下の(1)から(5)の工程を含む、標的核酸の増幅方法。
(1)標的核酸を含む試料を、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、DNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、リボヌクレアーゼH(RNase H)活性を有する酵素と、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、前記標的核酸の一部と相補的な配列を有する第一のプライマーと、前記標的核酸の一部と相同的な配列を有する第二のプライマーとを含む反応液(ただし、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加している)に添加する工程
(2)試料を添加した前記反応液を、ピロリン酸マグネシウムまたはピロリン酸分解酵素を含む開始剤に添加し、混合する工程
(3)前記で得られた混合溶液を微細孔空間に分配する工程
(4)前記(2)でピロリン酸マグネシウムを添加する場合は、前記微細孔空間にピロリン酸分解酵素を添加し、
前記(2)でピロリン酸分解酵素を添加する場合は、前記微細孔空間にピロリン酸マグネシウムを添加する工程
(5)一定温度で核酸増幅反応させる工程
[8]反応液に、5’末端側にRNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加したプライマーに対して5’末端側の位置にある、標的核酸の一部と相補的(前記プライマーが第一のプライマーの場合)もしくは相同的(前記プライマーが第二のプライマーの場合)な配列を有する第三のプライマー、および/または鎖置換活性を有する酵素をさらに含む、[6]または[7]に記載の増幅方法。
[6] A method for amplifying a target nucleic acid, comprising the following steps (1) and (2).
(1) A sample containing a target nucleic acid is treated with an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having ribonuclease H (RNase H) activity, and an enzyme having RNA polymerase activity. and a reaction solution containing a first primer having a sequence complementary to a portion of the target nucleic acid, a second primer having a sequence homologous to a portion of the target nucleic acid, and a pyrophosphorolytic enzyme ( However, either one of the first primer and the second primer has a promoter sequence of the enzyme having RNA polymerase activity added to the 5′ end side thereof) (2) sample is added to an initiator containing magnesium pyrophosphate, and nucleic acid amplification reaction is performed at a constant temperature [7] A method for amplifying a target nucleic acid, comprising the following steps (1) to (5).
(1) A sample containing a target nucleic acid is treated with an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having ribonuclease H (RNase H) activity, and an enzyme having RNA polymerase activity. and a first primer having a sequence complementary to a portion of the target nucleic acid, and a second primer having a sequence homologous to a portion of the target nucleic acid (provided that the first Either the primer or the second primer has a promoter sequence of the enzyme having RNA polymerase activity added to its 5′ end) (2) the reaction solution to which the sample is added is added to an initiator containing magnesium pyrophosphate or a pyrophosphate degrading enzyme and mixed (3) a step of distributing the mixed solution obtained above into the micropore space (4) magnesium pyrophosphate in the above (2) When adding, a pyrophosphate degrading enzyme is added to the micropore space,
When adding a pyrophosphate degrading enzyme in the above (2), the step of adding magnesium pyrophosphate to the micropore space (5) The step of performing a nucleic acid amplification reaction at a constant temperature [8] In the reaction solution, on the 5' end side Complementary (when said primer is the first primer) or homologous (when said primer is the first primer) or homologous (said primer is the second primer), and/or the amplification method of [6] or [7], further comprising an enzyme having strand displacement activity.
[9]反応液に増幅した標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブをさらに含み、当該プローブを用いて、[6]から[8]のいずれかに記載の増幅方法で得られた標的核酸増幅産物を検出する、標的核酸の検出方法。 [9] The reaction solution further comprises an oligonucleotide probe whose fluorescence properties change when forming a complementary double strand with a portion of the amplified target nucleic acid compared to before formation, and using the probe, [6] to [ 8] A method for detecting a target nucleic acid, comprising detecting a target nucleic acid amplification product obtained by the amplification method according to any one of [8].
以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
<1>本発明の増幅試薬
本発明の増幅試薬は、NASBA法、TMA法、TRC法といった比較的低温(例えば、41℃から46℃)の一定温度で一本鎖RNAを増幅可能な方法で用いる酵素およびプライマーに加え、ピロリン酸(PPi)分解酵素をさらに加えることを特徴としている。本発明の増幅試薬が、標的RNAを増幅する試薬である場合の一態様として、以下の(A)から(J)の成分を含む試薬があげられる。なお以下の(A)および(B)のいずれか一方には、その5’末端側に以下の(G)のプロモータ配列を付加している。また一般的に使用される増幅反応に必要という理由以外の理由で、より好ましい別の成分を添加してもよい。
(A)標的核酸の一部と相補的な配列を有する第一の一本鎖オリゴヌクレオチド(第一のプライマー)、
(B)標的核酸の一部と相同的な配列を有する第二の一本鎖オリゴヌクレオチド(第二のプライマー)、
(C)RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素、
(D)デオキシリボヌクレオシド三リン酸(dNTPs)、
(E)RNaseH活性を有する酵素、
(F)DNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素、
(G)DNA依存性RNAポリメラーゼ活性を有する酵素、
(H)リボヌクレオシド三リン酸(NTPs)、
(I)PPi分解酵素
(J)マグネシウム塩
本発明の増幅試薬で増幅される増幅核酸は、他の核酸から区別し得る程度に特異的な配列部分を(A)および(B)に含んでいる限り、任意に決定できる。
<1> Amplification Reagent of the Present Invention The amplification reagent of the present invention is a method capable of amplifying single-stranded RNA at a relatively low constant temperature (for example, 41° C. to 46° C.), such as the NASBA method, TMA method, or TRC method. It is characterized by adding a pyrophosphate (PPi) degrading enzyme in addition to the enzymes and primers used. One embodiment of the amplification reagent of the present invention, which is a reagent for amplifying target RNA, is a reagent containing the following components (A) to (J). To either one of (A) and (B) below, a promoter sequence of (G) below is added to the 5'-end side thereof. Other components may also be added that are more preferred for reasons other than those required for commonly used amplification reactions.
(A) a first single-stranded oligonucleotide (first primer) having a sequence complementary to a portion of the target nucleic acid;
(B) a second single-stranded oligonucleotide (second primer) having sequence homology to a portion of the target nucleic acid;
(C) an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity;
(D) deoxyribonucleoside triphosphates (dNTPs),
(E) an enzyme with RNase H activity;
(F) an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity;
(G) an enzyme having DNA-dependent RNA polymerase activity;
(H) ribonucleoside triphosphates (NTPs),
(I) PPi-degrading enzyme (J) Magnesium salt The amplified nucleic acid amplified with the amplification reagent of the present invention contains (A) and (B) specific sequence portions to the extent that they can be distinguished from other nucleic acids. can be determined arbitrarily.
前述したように(A)および(B)のいずれか一方は、その5’末端側に以下の(G)のプロモータ配列を付加している。なお付加するプライマーと前記プロモータ配列との間に、数から数十ヌクレオチドからなるエンハンサー配列を挿入してもよい。 As described above, either one of (A) and (B) has the following promoter sequence (G) added to its 5' end. An enhancer sequence consisting of several to several tens of nucleotides may be inserted between the added primer and the promoter sequence.
(A)から(J)の成分のうち、(C)、(E)および(F)の成分は、それぞれ異なる酵素を用いてもよいし、一部または全部を共通の酵素としてもよい。中でも、トリ筋芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素は、(C)、(E)および(F)の成分を全て包含する酵素であり、本発明の増幅試薬として特に好ましい態様である。 Of the components (A) to (J), the components (C), (E) and (F) may be different enzymes, or partly or wholly may be a common enzyme. Among them, avian myoblastoma virus (AMV) reverse transcriptase is an enzyme that includes all of the components (C), (E) and (F), and is a particularly preferred embodiment of the amplification reagent of the present invention.
(G)の成分の一例として、T7 RNAポリメラーゼ、T3RNAポリメラーゼ、SP6 RNAポリメラーゼがあげられる。なお(A)および(B)のいずれか一方に付加させるプロモータ配列は、(G)で用いる成分(ポリメラーゼ)に対応した配列を付加させればよい。 Examples of components of (G) include T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase, and SP6 RNA polymerase. As the promoter sequence to be added to either one of (A) and (B), a sequence corresponding to the component (polymerase) used in (G) may be added.
本発明の増幅試薬の特徴は(I)の成分を含むことである。(I)の成分は、核酸増幅反応の副産物であるPPiと前記増幅試薬に含まれる成分(例えば(J)の成分)とが結合し生成する不溶性物質を分解できる。そのため前記増幅産物を光学的手法で特異的に検出する(例えば、標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブを用いて検出する)場合、前記不溶性物質由来のバックグラウンドが低減し、試料中に含まれる標的核酸を再現性良く(高精度に)検出できる。PPi分解酵素の一例として、Pyrophosphatase,Inorganic from baker’s yeast(S.cerevisiae)[I1643](Sigma-Aldrich社製)、Pyrophosphatase,inorganic(PPase)[10108987001](Roche社製)、Pyrophosphatase,Inorganic(yeast)[M2403]、Thermostable Inorganic Pyrophosphatase[M0296]、Pyrophosphatase,Inorganic(E.coli)[M0361](以上New England BioLabs社製)があげられる。なお(I)の成分の添加量は、増幅対象である標的核酸、反応温度や、標的核酸の核酸増幅反応により増幅試薬内で発生し得るPPiの量などを考慮し、適宜設定すればよい。 A feature of the amplification reagent of the present invention is that it contains component (I). The component (I) can decompose an insoluble substance produced by binding PPi, which is a by-product of the nucleic acid amplification reaction, and a component contained in the amplification reagent (for example, the component (J)). Therefore, the amplified product is specifically detected by an optical technique (for example, detection is performed using an oligonucleotide probe whose fluorescence properties change when forming a complementary double strand with a part of the target nucleic acid compared to before formation). In this case, the background derived from the insoluble substance is reduced, and the target nucleic acid contained in the sample can be detected with good reproducibility (high accuracy). Examples of PPi-degrading enzymes include Pyrophosphatase, Inorganic from baker's yeast (S. cerevisiae) [I1643] (manufactured by Sigma-Aldrich), Pyrophosphatase, inorganic (PPase) [10108987001] (manufactured by Roche-Inorganic), Yeast) [M2403], Thermostable Inorganic Pyrophosphatase [M0296], Pyrophosphatase, Inorganic (E. coli) [M0361] (manufactured by New England BioLabs). The amount of component (I) to be added may be appropriately set in consideration of the target nucleic acid to be amplified, the reaction temperature, the amount of PPi that may be generated in the amplification reagent by the nucleic acid amplification reaction of the target nucleic acid, and the like.
(J)の成分は、標的核酸の増幅に必要な酵素((C)、(E)、(F)および(G)の成分)ならびに(I)の成分がその機能(酵素活性)を有するために必須の成分である。(J)の成分の一例として、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウムなどの水溶性のマグネシウム塩があげられる。 The component (J) is an enzyme (components (C), (E), (F) and (G)) necessary for the amplification of the target nucleic acid, and the component (I) has its function (enzymatic activity). is an essential ingredient for Examples of component (J) include water-soluble magnesium salts such as magnesium chloride and magnesium acetate.
なお(J)の成分をPPiマグネシウムとすると、(I)の成分による核酸増幅反応の制御ができる点で好ましい。(J)の成分がPPiマグネシウムのみの場合、PPiマグネシウム自体は難水溶性のマグネシウム塩のため、前述した標的核酸の増幅に必要な酵素の活性はほとんどない(増幅反応が抑制された状態)。しかしながら、僅かに溶解したPPiマグネシウムから生成するマグネシウムイオンと(I)の成分とによるPPiマグネシウムの分解反応が進行し、試薬中に含まれるマグネシウムイオンが増加すると前記標的核酸の増幅に必要な酵素の活性が戻り、標的核酸の増幅が可能になる。なおPPiマグネシウムは一つの試薬として含んでもよく、水溶性のマグネシウム塩とPPiとを別の試薬として添加し、溶液内で反応して得られた態様であってもよい。後者におけるPPiの添加量は、増幅対象である標的核酸、反応温度や、増幅試薬中に含まれる水溶性のマグネシウム塩の濃度もしくはその他組成などを考慮し、適宜設定すればよい。 It is preferable to use PPi magnesium as the component (J) because the nucleic acid amplification reaction can be controlled by the component (I). When the component (J) is PPimagnesium alone, PPimagnesium itself is a sparingly water-soluble magnesium salt, so the enzyme activity necessary for the amplification of the aforementioned target nucleic acid is almost absent (amplification reaction is suppressed). However, the decomposition reaction of PPi magnesium by magnesium ions generated from slightly dissolved PPi magnesium and the component (I) progresses, and when the magnesium ions contained in the reagent increase, the enzyme necessary for the amplification of the target nucleic acid is inhibited. Activity is restored, allowing amplification of the target nucleic acid. PPi magnesium may be included as one reagent, or may be obtained by adding a water-soluble magnesium salt and PPi as separate reagents and reacting them in a solution. The amount of PPi to be added in the latter may be appropriately set in consideration of the target nucleic acid to be amplified, the reaction temperature, the concentration or other composition of the water-soluble magnesium salt contained in the amplification reagent, and the like.
前記(A)から(J)の成分を含む本発明の増幅試薬を用いて、試料中に含まれる標的核酸を制御しつつ増幅させる場合は、例えば、(J)の成分をPPiマグネシウムとし、以下の工程に従い、前記標的核酸を増幅させればよい。
(a-1)標的核酸を含む試料を(A)から(I)の成分を含む反応液に添加する工程
(a-2)試料を添加した前記反応液に(J)の成分を含む開始剤を添加し、一定温度で核酸増幅反応させる工程
なお(a-2)の工程のうち(J)の成分を含む開始剤を添加する際の操作温度は、その後の核酸増幅反応を行なう際の温度(例えば41℃から46℃)と同じ温度としてもよく、当該反応温度よりも低い温度(例えば0℃前後の氷冷や25℃前後の室温)としてもよい。特に(I)の成分が耐熱性酵素(例えば、New England BioLabs社製Thermostable Inorganic Pyrophosphatase[M0296])の場合、後者の温度とすると、(I)および(J)の成分による標的核酸増幅反応の制御をより効率的に行なえる。
When the amplification reagent of the present invention containing the components (A) to (J) is used to amplify the target nucleic acid contained in the sample while controlling it, for example, the component (J) is PPi magnesium, and the following The target nucleic acid may be amplified according to the step of .
(a-1) step of adding a sample containing a target nucleic acid to a reaction solution containing components (A) to (I); and performing a nucleic acid amplification reaction at a constant temperature. Note that the operation temperature when adding the initiator containing the component (J) in the step (a-2) is the temperature at which the subsequent nucleic acid amplification reaction is performed. (eg, 41° C. to 46° C.), or a temperature lower than the reaction temperature (eg, ice cooling around 0° C. or room temperature around 25° C.). Especially when the component (I) is a thermostable enzyme (e.g. Thermostable Inorganic Pyrophosphatase [M0296] manufactured by New England BioLabs), the latter temperature allows the control of the target nucleic acid amplification reaction by the components (I) and (J). can be done more efficiently.
また本発明の増幅試薬を標的DNAの増幅に適用する場合、NASBA法、TMA法、TRC法といった比較的低温(例えば、41℃から46℃)の一定温度で一本鎖RNAを増幅可能な方法で用いる酵素およびプライマー、ならびにピロリン酸分解酵素に加え、以下の(K)から(M)に示すいずれかの成分を添加すればよい。なお、鎖置換酵素とは鎖置換活性を有する酵素であり、本発明の一実施態様において、増幅反応に適用するとすでに合成されたDNAを一本鎖に乖離し、より早く増幅反応を進める効果を発揮するため好ましい。また、第三のプライマーは、本発明の一実施態様において、DNAを一本鎖に乖離するトリガーの機能を発揮するため好ましい。
(K)鎖置換活性を有する酵素
(L)5’末端側にRNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加したプライマーに対して5’末端側の位置にある、標的核酸の一部と相補的(前記プライマーが第一のプライマーの場合)または相同的(前記プライマーが第二のプライマーの場合)な配列を有する第三のプライマー
(M)(K)および(L)の成分
(K)の成分の一例として、Bsu DNAポリメラーゼ、Bst DNAポリメラーゼ(Large Fragment)、96-7DNAポリメラーゼがあげられる。
When the amplification reagent of the present invention is applied to the amplification of target DNA, a method capable of amplifying single-stranded RNA at a relatively low constant temperature (for example, 41°C to 46°C), such as the NASBA method, TMA method, or TRC method. In addition to the enzymes and primers used in , and the pyrophosphorus degrading enzyme, any one of the following components (K) to (M) may be added. Note that the strand displacement enzyme is an enzyme having strand displacement activity, and in one embodiment of the present invention, when applied to an amplification reaction, it dissociates the already synthesized DNA into single strands, thereby accelerating the amplification reaction. It is preferable to demonstrate Also, the third primer is preferable in one embodiment of the present invention because it exhibits a trigger function to disassociate DNA into single strands.
(K) Enzyme having strand displacement activity (L) Complementary to a portion of the target nucleic acid located on the 5'-end side of the primer having a promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity added to the 5'-end side Component (K) of component (K) of third primer (M) (K) and (L) having a sequence (when said primer is the first primer) or homologous (when said primer is the second primer) Examples include Bsu DNA polymerase, Bst DNA polymerase (Large Fragment), 96-7 DNA polymerase.
<2>微小区画化方法
本発明の増幅試薬を用いて、標的核酸をデジタル核酸増幅させる場合は、本発明の増幅試薬を微小区画化する必要がある。微小区画化する方法として、微細孔をもった特殊なプレートを用いて、その微細孔に反応液を分配する方法(微細孔分配方式)や、反応液を特別な乳化剤やマイクロ流路チップを用いて多数の微小の液滴(ドロップレット)に分割する方法(ドロップレット方式)があげられる。微小区画のサイズは、5nL以下であることが好ましく、より好ましくは2nL以下であり、さらに好ましくは1nL以下である。微細孔分配方式で微小区画化する装置として、Thermo Fisher Scientific社製QuantStudio 3DデジタルPCRシステム、JN Medsys社製Clarity digital PCRシステムが市販されている。また、ドロップレット方式で微小区画化する装置として、Bio-Rad社製QX200TM Droplet Digital PCRシステム、RainDance Technologies社製RainDrop Plus Digital PCRシステムが市販されている。
<2> Micro-compartmentalization method When the amplification reagent of the present invention is used to digitally amplify a target nucleic acid, it is necessary to micro-compartmentize the amplification reagent of the present invention. As a method for microcompartmentalization, a special plate with micropores is used to distribute the reaction liquid into the micropores (micropore distribution method), or a special emulsifier or microchannel chip is used to distribute the reaction liquid. There is a method (droplet method) in which the liquid is divided into a large number of minute droplets (droplets). The size of the microcompartments is preferably 5 nL or less, more preferably 2 nL or less, even more preferably 1 nL or less. QuantStudio 3D digital PCR system manufactured by Thermo Fisher Scientific and Clarity digital PCR system manufactured by JN Medsys are commercially available as apparatuses for microcompartmentalization by the micropore distribution method. As devices for microcompartmentalization by the droplet method, the QX200™ Droplet Digital PCR system manufactured by Bio-Rad and the RainDrop Plus Digital PCR system manufactured by RainDance Technologies are commercially available.
<3>デジタル核酸増幅法
<2>で微小区画化した試薬を用いてデジタル核酸増幅を行なう際に、2液を混合して増幅反応を開始してもよい。例えば、マイクロ流路チップを用いて、Y字路により分散相の2液並行流を形成した直後に、連続相のシースフローによる流体抵抗力で液滴を生成(微小区画化)させる方法がある、またSlipChipを用いて、互いに対向する2つの表面(複数の第一の微小区画領域を有する第一の表面および複数の第二の微小区画領域を有する第二の表面)をスリップさせて、前記複数の第一の微小区画領域と、前記複数の第二の微小区画領域とを、1:1で連結することで、各微小領域内の液を混合することができる。
<3> Digital Nucleic Acid Amplification Method When performing digital nucleic acid amplification using the microcompartmentalized reagent in <2>, the two liquids may be mixed to initiate the amplification reaction. For example, there is a method in which droplets are generated (microcompartmentalization) by using a microfluidic chip, immediately after forming a two-liquid parallel flow of the dispersed phase through a Y junction, by the fluid resistance force of the sheath flow of the continuous phase. , and using a SlipChip to slip two surfaces facing each other (a first surface having a plurality of first microcompartmental areas and a second surface having a plurality of second microcompartmental areas) to form the By connecting the plurality of first micro-partitioned areas and the plurality of second micro-partitioned areas at a ratio of 1:1, the liquid in each micro-partition can be mixed.
なお<2>の微小区画化方法として微細孔分配方式を採用した場合、標的核酸を含む試料と前記(A)から(H)および(J)の成分を含む溶液とを混合させた後、(I)の成分を別途添加して核酸増幅反応を行なってもよく、標的核酸を含む試料と前記(A)から(I)の成分を含む溶液とを混合させた後、(J)の成分を別途添加して核酸増幅反応を行なってもよい。具体的には例えば、(J)の成分をPPiマグネシウムとし、以下の(b-1)から(b-4)または(c-1)から(c-4)に示す工程に従い、前記標的核酸を増幅させればよい。 When the micropore distribution method is adopted as the microcompartmentalization method <2>, after mixing the sample containing the target nucleic acid with the solution containing the components (A) to (H) and (J), ( A nucleic acid amplification reaction may be performed by adding the component I) separately, and after mixing the sample containing the target nucleic acid with the solution containing the components (A) to (I), the component (J) is added. The nucleic acid amplification reaction may be performed by adding separately. Specifically, for example, the component (J) is PPi magnesium, and the target nucleic acid is obtained according to the steps shown in (b-1) to (b-4) or (c-1) to (c-4) below. It should be amplified.
(b-1)標的核酸を含む試料を、前記(A)から(H)の成分を含む反応液に添加す
る工程
(b-2)試料を添加した前記反応液に前記(J)の成分を含む開始剤を添加する工程
(b-3)前記開始剤を添加した溶液を微細孔空間に分配する工程
(b-4)前記微細孔空間に前記(I)の成分を添加し、一定温度で核酸増幅反応させる工程
(c-1)標的核酸を含む試料を、前記(A)から(H)の成分を含む反応液に添加する工程
(c-2)試料を添加した前記反応液に前記(I)の成分を含む開始剤を添加する工程
(c-3)前記開始剤を添加した溶液を微細孔空間に分配する工程
(c-4)前記微細孔空間に前記(J)の成分を添加し、一定温度で核酸増幅反応させる工程
なお(b-4)の工程における前記(I)の成分の追加は、例えば、前記(I)の成分を含む溶液をあらかじめ微細孔空間に添加した後、(b-3)の工程で分配された溶液と接触させることで行なえばよい。また前記(I)の成分をあらかじめ微細孔空間の壁面に塗布または固定化させた後、(b-3)の工程で分配された溶液と接触させることで行なってもよい。また(c-4)の工程における前記(J)の成分の追加は、例えば、前記(J)の成分を含む溶液をあらかじめ微細孔空間に添加した後、(c-3)の工程で分配された溶液と接触させることで行なえばよい。また前記(J)の成分をあらかじめ微細孔空間の壁面に塗布または固定化させた後、(c-3)の工程で分配された溶液と接触させることで行なってもよい。前記固定化の方法は、前記(I)の成分または前記(J)の成分が活性を有する限り、その方法に限定はなく、物理的な固定化でもよく、化学的な固定化でもよく、抗原抗体反応やビオチン-アビジン(ストレプトアビジン)を利用した固定化といった生物学的な固定化でもよい。
(b-1) adding a sample containing a target nucleic acid to a reaction solution containing the components (A) to (H); (b-2) adding the component (J) to the reaction solution to which the sample has been added; (b-3) distributing the solution containing the initiator into the micropore space (b-4) adding the component (I) to the micropore space, and at a constant temperature (c-1) adding a sample containing a target nucleic acid to a reaction solution containing the components (A) to (H); (c-2) adding the sample to the reaction solution; Step (c-3) of adding an initiator containing the component of I) (c-3) Step of distributing the solution containing the initiator into the fine pore space (c-4) Adding the component (J) to the fine pore space Then, the addition of the component (I) in the step of nucleic acid amplification reaction at a constant temperature (b-4) is performed, for example, by adding a solution containing the component (I) to the micropore space in advance, It may be carried out by contacting with the solution distributed in step (b-3). Alternatively, the component (I) may be previously applied or immobilized on the walls of the micropore spaces, and then brought into contact with the solution distributed in the step (b-3). Further, the addition of the component (J) in the step (c-4) is performed by, for example, adding a solution containing the component (J) to the micropore space in advance and then distributing it in the step (c-3). It may be carried out by contacting with a solution containing water. Alternatively, the component (J) may be previously applied or immobilized on the walls of the micropore space, and then brought into contact with the solution distributed in the step (c-3). The immobilization method is not limited as long as the component (I) or the component (J) has activity, and may be physical immobilization or chemical immobilization. Biological immobilization such as antibody reaction or immobilization using biotin-avidin (streptavidin) may also be used.
<4>検出方法
本発明の増幅試薬で増幅した標的核酸は、あらかじめまたは増幅反応後に検出用成分を添加し、当該成分由来の蛍光や化学発光強度を測定することで、標的核酸を検出すればよい。検出用成分の好ましい態様として、増幅した標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブがあげられる。
<4> Detection method A target nucleic acid amplified with the amplification reagent of the present invention can be detected by adding a detection component in advance or after the amplification reaction, and measuring the fluorescence or chemiluminescence intensity derived from the component. good. A preferred embodiment of the component for detection is an oligonucleotide probe whose fluorescent properties change when it forms a complementary double strand with a portion of the amplified target nucleic acid compared to before formation.
前記プローブの一例として、標的核酸の一部と相補的または相同的な配列を有するインターカレーター性蛍光色素を結合したDNAがあげられる。前記DNA部分の配列は、標的核酸中に存在する配列であって、標的核酸以外の核酸と十分に区別可能な部分と相補的または相同的な配列である必要がある。前記DNA部分の長さは、標的核酸の特異的分析のため、6から100ヌクレオチド、さらに好ましくは10から30ヌクレオチドとすることが好ましい。なお前記DNA部分は、増幅した標的核酸と相補結合を形成した場合に、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素による3’末端からの伸長が生じないように、当該3’末端に増幅した標的核酸と非相補的な配列が付加されているか、または、その3’末端が化学的に修飾(例えばアミノ化)されていることが好ましい。 An example of the probe is a DNA bound with an intercalating fluorescent dye having a sequence complementary or homologous to a portion of the target nucleic acid. The sequence of the DNA portion should be a sequence that is present in the target nucleic acid and that is complementary or homologous to a portion that is sufficiently distinguishable from nucleic acids other than the target nucleic acid. The length of the DNA portion is preferably 6 to 100 nucleotides, more preferably 10 to 30 nucleotides, for specific analysis of target nucleic acids. In addition, when the DNA part forms a complementary bond with the amplified target nucleic acid, the amplified target nucleic acid is preferably added with a non-complementary sequence or chemically modified (eg, aminated) at its 3' end.
インターカレーター性蛍光色素は、前述したDNA部分が他の核酸と相補結合を形成すると二本鎖部分にインターカレーションして蛍光特性が変化するものである。この目的のためには、例えば、インターカレーター性蛍光色素を、二本鎖部分へのインターカレーションを妨げない程度の適当な分子長リンカーを介してDNAと結合すればよい。かかるリンカーとしては、インターカレーター性蛍光色素が二本鎖部分にインターカレーションすることを妨げない分子であれば特に制限はない。特に両末端に官能基を有する二官能性炭化水素から選択されるリンカー分子は、オリゴヌクレオチドへの修飾を行なう上で簡便で好ましい。また市販の試薬セット(例えば、Clontech社製C6-Thiolmodifier)を使用してもよい。 The intercalating fluorescent dye is such that when the aforementioned DNA portion forms a complementary bond with another nucleic acid, it intercalates with the double-stranded portion and changes its fluorescent properties. For this purpose, for example, an intercalating fluorescent dye may be bound to DNA via a linker of suitable molecular length that does not interfere with intercalation into the double-stranded portion. Such a linker is not particularly limited as long as it is a molecule that does not interfere with the intercalation of the intercalating fluorescent dye into the double-stranded portion. In particular, a linker molecule selected from bifunctional hydrocarbons having functional groups at both ends is convenient and preferred for modifying oligonucleotides. A commercially available reagent set (eg, C6-Thiolmodifier manufactured by Clontech) may also be used.
インターカレーター性蛍光色素としては、二本鎖にインターカレーションすることで、例えば発する蛍光波長が変動したりする等、その蛍光特性が変化するものであれば特に制限はないが、測定の容易さ等の観点からインターカレーションにより蛍光強度が増加する性質を有するものが特に好ましい。具体的には、蛍光強度の変化が特に著しい、チアゾールオレンジやオキサゾールイエロー、ならびにそれらの誘導体が、好ましいインターカレーター性蛍光色素として例示できる。 The intercalating fluorescent dye is not particularly limited as long as it changes its fluorescence characteristics, for example, the wavelength of the emitted fluorescence fluctuates by intercalating into the double strands. From such viewpoints, it is particularly preferable to have a property that fluorescence intensity increases by intercalation. Specifically, thiazole orange, oxazole yellow, and derivatives thereof, which exhibit a particularly remarkable change in fluorescence intensity, can be exemplified as preferred intercalating fluorescent dyes.
インターカレーター性蛍光色素をリンカーを介してDNA部分に結合させる位置は、当該DNA部分の5’末端、3’末端又は中央部等、インターカレーター性蛍光色素の二本鎖へのインターカレーションが妨げられず、かつ、DNA部分とRNAとの相補結合を阻害しない限り特に制限はない。 The position at which the intercalating fluorescent dye is bound to the DNA portion via the linker is such as the 5′ end, 3′ end, or central portion of the DNA portion, which prevents intercalation of the intercalating fluorescent dye into the double strand. There is no particular limitation as long as it does not inhibit complementary binding between the DNA portion and RNA.
増幅した標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブの別の例として、モレキュラービーコンがあげられる。モレキュラービーコンは、標的核酸の一部と相補的または相同的な配列を有するDNAであり、その両端に蛍光色素とクエンチャーを有するステムループ構造になっている。ステムループ構造の状態では、蛍光色素の蛍光がクエンチャーにより抑制されているが、ループ配列中に存在する標的RNAに相補的な領域が反応中に生じた増幅産物とハイブリダイズするとステム部分が開裂し発光を発する。ステムの形成は、分子内でDNAの二本鎖を形成し、会合能の高い蛍光色素(Cy3など)とクエンチャー(アゾ化合物など)のペアをDNAに導入することで形成できる。 Molecular beacons are another example of oligonucleotide probes that change their fluorescent properties when formed into complementary duplexes with a portion of an amplified target nucleic acid compared to before formation. A molecular beacon is a DNA having a sequence complementary or homologous to a portion of a target nucleic acid, and has a stem-loop structure having a fluorescent dye and a quencher at both ends. In the state of the stem-loop structure, the fluorescence of the fluorescent dye is suppressed by the quencher, but when the region complementary to the target RNA present in the loop sequence hybridizes with the amplification product generated during the reaction, the stem portion is cleaved. and emit light. A stem can be formed by forming a double strand of DNA in a molecule and introducing a pair of a fluorescent dye (such as Cy3) and a quencher (such as an azo compound) with high association ability into the DNA.
増幅した標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブのさらに別の例として、FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)プローブがあげられる。この場合、標的核酸の配列において、増幅に用いた第一および第二のプライマーの内側に設計された2本のプローブを使用する。2本のプローブのうち、一方のプローブの3’末端にはドナー蛍光色素を、もう一方のプローブの5’末端にはアクセプター蛍光色素を、それぞれ修飾する。2本のプローブのDNA配列をハイブリダイゼーションするとドナー蛍光色素とアクセプター蛍光色素が近接するように設計することで、2本のプローブが反応中に生じた増幅産物とハイブリダイゼーションすることにより生じるFRET現象により検出できる。 Yet another example of an oligonucleotide probe whose fluorescence properties change when it forms a complementary double strand with a portion of an amplified target nucleic acid compared to that before formation is a FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) probe. In this case, two probes designed inside the first and second primers used for amplification are used in the sequence of the target nucleic acid. Of the two probes, the 3' end of one probe is modified with a donor fluorescent dye, and the 5' end of the other probe is modified with an acceptor fluorescent dye. By designing the donor fluorescent dye and the acceptor fluorescent dye to be close to each other when the DNA sequences of the two probes are hybridized, the FRET phenomenon occurs when the two probes hybridize with the amplified product generated during the reaction. detectable.
増幅した標的核酸の一部と相補的二本鎖を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブのさらにまた別の例として、TaqManプローブがあげられる。この場合、標的核酸の配列において、増幅に用いた第一および第二のプライマーの内側に設計された1本のプローブを使用する。TaqManプローブの5’末端には蛍光色素(レポーター色素)を、3’末端にはクエンチャーを、それぞれ標識する。レポーター色素の蛍光はクエンチャーにより抑制されているが、DNAポリメラーゼによるプライマーの伸長反応時に、標的RNAにプローブがハイブリダイズしていると、5’→3’エキソクレアーゼ活性によりプローブが分解され、リポーター色素が遊離することで生じる蛍光により検出できる。 Yet another example of an oligonucleotide probe that changes its fluorescent properties when formed into a complementary duplex with a portion of an amplified target nucleic acid compared to that before formation is a TaqMan probe. In this case, one probe designed inside the first and second primers used for amplification is used in the sequence of the target nucleic acid. The 5' end of the TaqMan probe is labeled with a fluorescent dye (reporter dye), and the 3' end is labeled with a quencher. The fluorescence of the reporter dye is suppressed by a quencher, but if the probe is hybridized to the target RNA during the extension reaction of the primer by DNA polymerase, the probe is decomposed by 5′→3′ exoclease activity and the reporter dye can be detected by the fluorescence generated by liberation.
本発明の標的核酸増幅試薬は、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素とDNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素とリボヌクレアーゼH活性を有する酵素とRNAポリメラーゼ活性を有する酵素と標的核酸の一部と相補的な配列を有する第一のプライマーと標的核酸の一部と相同的な配列を有する第二のプライマーとマグネシウム塩とを含む前記標的核酸の増幅試薬(ただし、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加している)であって、ピロリン酸分解酵素をさらに含むことを特徴としている。 The target nucleic acid amplification reagent of the present invention comprises an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having ribonuclease H activity, an enzyme having RNA polymerase activity, and a portion of the target nucleic acid that is complementary to a first primer having a similar sequence, a second primer having a sequence homologous to a portion of the target nucleic acid, and an amplification reagent for the target nucleic acid containing a magnesium salt (however, the first primer and the second A promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity is added to the 5' end of either one of the primers of (1), and further comprises a pyrophosphorolytic enzyme.
本発明によれば、比較的低温の一定温度下での、試料中に含まれる標的核酸の増幅反応において、室温下での核酸増幅反応を制御することができる。したがって、様々な試料中に含まれる標的核酸の増幅反応を同時に開始し、比較評価することが可能となる。またバックグラウンドが高くなる原因である、不溶性物質の発生を抑制できるため、試料中に含まれる標的核酸をより高効率かつ再現性良く(高精度に)増幅し検出できる。 According to the present invention, it is possible to control the nucleic acid amplification reaction at room temperature in the amplification reaction of the target nucleic acid contained in the sample at a relatively low constant temperature. Therefore, it is possible to start amplification reactions of target nucleic acids contained in various samples at the same time for comparative evaluation. In addition, since the generation of insoluble substances, which causes an increase in the background, can be suppressed, the target nucleic acid contained in the sample can be amplified and detected with high efficiency and good reproducibility (high precision).
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
実施例1 ピロリン酸分解酵素の添加によるRNA検出への影響(その1)
一定温度で一本鎖RNAを増幅可能な系(NASBA法、TMA法、TRC法など)にピロリン酸(PPi)分解酵素をさらに添加することによる、RNA検出への影響を評価した。
Example 1 Effect of addition of pyrophosphate degrading enzyme on RNA detection (Part 1)
The influence on RNA detection by further adding pyrophosphate (PPi) degrading enzyme to a system capable of amplifying single-stranded RNA at a constant temperature (NASBA method, TMA method, TRC method, etc.) was evaluated.
(1)C型肝炎ウイルス標準RNA(以下、単に標準RNAとも表記する)遺伝子が挿入されたプラスミドから、in vitro転写により、前記標準RNAを調製した。当該標準RNA(配列番号1)を注射用水を用いて105コピー/2μLとなるように希釈し、これをRNA試料とした。 (1) The hepatitis C virus standard RNA (hereinafter also simply referred to as standard RNA) was prepared by in vitro transcription from a plasmid into which the gene was inserted. The standard RNA (SEQ ID NO: 1) was diluted with water for injection to 10 5 copies/2 μL, and this was used as an RNA sample.
(2)以下の組成からなる反応液を調製した後、前記RNA試料を105コピー/反応液12μLとなるよう添加した。なお、標準RNA検出用プローブであるINAFプローブ(配列番号2)は、当該配列の10番目のCと11番目のGとの間にリンカーを介してインターカレーター性蛍光色素であるオキサゾールイエローを結合させた核酸プローブである。また第一のプライマー(配列番号3)は、標準RNAの相補鎖の一部(具体的には配列番号1の125番目から145番目まで:配列番号5)の5’末端側にT7プロモーター配列(配列番号6)を付加したオリゴヌクレオチドである。 (2) After preparing a reaction solution having the following composition, the above RNA sample was added to 10 5 copies/12 µL of the reaction solution. The INAF probe (SEQ ID NO: 2), which is a standard RNA detection probe, binds an intercalating fluorescent dye, oxazole yellow, via a linker between the 10th C and the 11th G of the sequence. It is a nucleic acid probe. In addition, the first primer (SEQ ID NO: 3) has a T7 promoter sequence ( It is an oligonucleotide to which SEQ ID NO: 6) is added.
反応液の組成:濃度は後述の開始剤添加後(20μL中)の最終濃度
66mM Tris-HCl緩衝液(pH8.36)
各0.33mM dATP、dCTP、dGTP、dTTP
各2.0mM ATP、CTP、GTP、TTP
3.3mM ITP
96.3mM トレハロース
50nM INAFプローブ(標準RNAの相同鎖の一部[配列番号1の107番目から123番目まで]:配列番号2)
3.0μM 第一のプライマー(配列番号3)
3.0μM 第二のプライマー(標準RNAの相同鎖の一部[配列番号1の1番目から16番目まで]:配列番号4)
12.8U AMV逆転写酵素(ライフサイエンス社製)
166U T7 RNAポリメラーゼ
PPi分解酵素(0.2U 酵母(Yeast)由来PPi分解酵素[M2403]、0.2U 大腸菌(E.coli)由来PPi分解酵素[M0361]、4U耐熱性PPi分解酵素[M0296]のいずれか)(New England BioLabs社製)
(3)上記の反応液を46℃で3分間保温後、あらかじめ以下の組成からなる開始剤8μLを分注した、0.5mL容量PCRチューブ(Individual Dome Cap PCR Tube、SSI社製)に12μL添加した。
Composition of reaction solution: Final concentration after addition of initiator described later (in 20 μL) 66 mM Tris-HCl buffer (pH 8.36)
0.33 mM each dATP, dCTP, dGTP, dTTP
2.0 mM each ATP, CTP, GTP, TTP
3.3mM ITP
96.3 mM trehalose 50 nM INAF probe (portion of homologous strand of standard RNA [107th to 123rd of SEQ ID NO: 1]: SEQ ID NO: 2)
3.0 μM first primer (SEQ ID NO: 3)
3.0 μM second primer (portion of homologous strand of standard RNA [1st to 16th of SEQ ID NO: 1]: SEQ ID NO: 4)
12.8U AMV reverse transcriptase (manufactured by Life Science)
166U T7 RNA polymerase PPi degrading enzyme (0.2 U Yeast-derived PPi degrading enzyme [M2403], 0.2 U E. coli-derived PPi degrading enzyme [M0361], 4 U thermostable PPi degrading enzyme [M0296] Either) (manufactured by New England BioLabs)
(3) After incubating the above reaction solution at 46° C. for 3 minutes, 12 μL was added to a 0.5 mL capacity PCR tube (Individual Dome Cap PCR Tube, manufactured by SSI) in which 8 μL of an initiator having the following composition was dispensed in advance. bottom.
開始剤の組成:濃度は開始剤添加後(20μL中)の最終濃度
18.4mM 塩化マグネシウム
90.0mM 塩化カリウム
0.1%(w/v) Tween 20
9.0%(v/v) DMSO
注射用水または5mM PPi
(4)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温調機能付き蛍光分光光度計を用い、46℃で反応させると同時に反応液の蛍光強度(励起波長470nm、蛍光波長520nm)を経時的に30分間測定した。
Initiator composition: Concentrations are final after addition of initiator (in 20 μL) 18.4 mM Magnesium chloride 90.0 mM Potassium chloride 0.1% (w/v)
9.0% (v/v) DMSO
Water for injection or 5 mM PPi
(4) Subsequently, using a fluorescence spectrophotometer with a temperature control function that can directly measure the PCR tube, react at 46 ° C. and measure the fluorescence intensity (excitation wavelength 470 nm, fluorescence wavelength 520 nm) of the reaction solution over time for 30 minutes. bottom.
比較例1
実施例1(2)に記載の反応液組成中、PPi分解酵素を除いた他は、実施例1と同様に標準RNAの増幅を試みた。
Comparative example 1
Amplification of standard RNA was attempted in the same manner as in Example 1, except that the PPi-degrading enzyme was omitted from the composition of the reaction solution described in Example 1(2).
開始剤添加時を0分として、反応液の蛍光強度比(所定時間の蛍光強度値をバックグラウンドの蛍光強度比で割った値)が1.2を超えた場合を陽性判定とし、そのときの時間を検出時間とした結果を表1に示す。 With the addition of the initiator as 0 minutes, the fluorescence intensity ratio of the reaction solution (the value obtained by dividing the fluorescence intensity value for a predetermined time by the background fluorescence intensity ratio) exceeded 1.2. Table 1 shows the results with time as the detection time.
反応液中にPPi分解酵素を含んでいない系(比較例1)では、開始剤にPPiを含ませることでRNA試料が未検出または検出時間がかなり遅くなった(すなわち標準RNAの核酸増幅反応が完全またはかなり抑制された)。一方、反応液中にPPi分解酵素を含んでいる系(実施例1)では、開始剤にPPiが5mM含まれていても、標準RNAを検出できた(すなわち標準RNAの核酸増幅反応が維持された)。このことから、一定温度で一本鎖RNAを増幅可能な系に、開始液中に含まれるPPiと塩化マグネシウムとの反応で生成するPPiマグネシウムがさらに含まれることで、核酸増幅の制御をPPi分解酵素で行なえることがわかる。 In the system containing no PPi-degrading enzyme in the reaction solution (Comparative Example 1), the presence of PPi in the initiator resulted in no detection of the RNA sample or a considerably delayed detection time (that is, the nucleic acid amplification reaction of the standard RNA was completely or significantly suppressed). On the other hand, in the system containing the PPi-degrading enzyme in the reaction solution (Example 1), the standard RNA could be detected even when the initiator contained 5 mM of PPi (that is, the nucleic acid amplification reaction of the standard RNA was maintained. rice field). Based on this, the system capable of amplifying single-stranded RNA at a constant temperature further contains PPi magnesium generated by the reaction between PPi contained in the starting solution and magnesium chloride, thereby controlling nucleic acid amplification by degrading PPi. I know it can be done with enzymes.
一方、実施例1および比較例1の測定で得られた蛍光プロファイルを図1に示す。開始剤にPPiを含まない系で比較したところ、反応液中にPPi分解酵素を含まない系(比較例1)よりも反応液中にPPi分解酵素を含む系(実施例1)の方が蛍光強度比が高いことがわかる。このことから一定温度で一本鎖RNAを増幅可能な系にPPi分解酵素をさらに含ませることで、核酸増幅反応で発生し得るPPi由来の不溶性産物の発生を抑制し、結果、前記不溶性産物由来のバックグラウンドが低減するため、蛍光強度比が向上することがわかる。 On the other hand, the fluorescence profiles obtained in the measurements of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG. When compared with a system that does not contain PPi as an initiator, the system that contains a PPi-degrading enzyme in the reaction solution (Example 1) is more fluorescent than the system that does not contain a PPi-degrading enzyme in the reaction solution (Comparative Example 1). It can be seen that the intensity ratio is high. For this reason, by further including a PPi-degrading enzyme in a system capable of amplifying single-stranded RNA at a constant temperature, the generation of PPi-derived insoluble products that may occur in the nucleic acid amplification reaction is suppressed, and as a result, the insoluble product-derived It can be seen that the fluorescence intensity ratio is improved because the background of is reduced.
実施例2 ピロリン酸分解酵素の添加によるRNA検出への影響(その2)
PPi分解酵素の添加の有無による効果をより明確にするため、PPi分解酵素として、実施例1で用いた分解酵素の中から、低温で反応が進みづらく、かつ46℃での耐性が高い耐熱性PPi分解酵素[M0296](New England BioLabs社製)を選択し、PPi分解酵素の添加によるRNA検出への影響を評価した。
Example 2 Effect of addition of pyrophosphate degrading enzyme on RNA detection (Part 2)
In order to further clarify the effects of the presence or absence of the addition of the PPi-degrading enzyme, the PPi-degrading enzyme selected from among the degrading enzymes used in Example 1 was selected from among the degrading enzymes that are resistant to reaction at low temperatures and have high heat resistance at 46 ° C. A PPi-degrading enzyme [M0296] (manufactured by New England BioLabs) was selected, and the effect of the addition of the PPi-degrading enzyme on RNA detection was evaluated.
(1)実施例1(2)に記載の組成からなる反応液をを調製した後、実施例(1)で調製したRNA試料を105コピー/反応液12μLとなるよう添加した。ただし前記反応液中、PPi分解酵素は、前述した耐熱性PPi分解酵素[M0296](New England BioLabs社製)を4U含ませている。 (1) After preparing a reaction solution having the composition described in Example 1(2), the RNA sample prepared in Example (1) was added at 10 5 copies/12 µL of the reaction solution. However, the PPi-degrading enzyme contained in the reaction solution was 4 U of the aforementioned thermostable PPi-degrading enzyme [M0296] (manufactured by New England BioLabs).
(2)上記の反応液を46℃で3分間保温後、以下の組成からなる開始剤8μLに12μL添加した。 (2) After incubating the above reaction solution at 46° C. for 3 minutes, 12 μL was added to 8 μL of an initiator having the following composition.
開始剤の組成:濃度は開始剤添加後(20μL中)の最終濃度
18.4mM 塩化マグネシウム
90.0mM 塩化カリウム
0.1%(w/v) Tween 20
9.0%(v/v) DMSO
2mM、5mM、7mM、10mMもしくは15mM PPiまたは注射用水
(3)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温調機能付き蛍光分光光度計を用い、46℃で反応させると同時に反応液の蛍光強度(励起波長470nm、蛍光波長520nm)を経時的に30分間測定した。
Initiator composition: Concentrations are final after addition of initiator (in 20 μL) 18.4 mM Magnesium chloride 90.0 mM Potassium chloride 0.1% (w/v)
9.0% (v/v) DMSO
2 mM, 5 mM, 7 mM, 10 mM or 15 mM PPi or water for injection (3) Subsequently, using a fluorescence spectrophotometer with a temperature control function that can directly measure the PCR tube, the reaction is performed at 46 ° C. At the same time, the fluorescence intensity of the reaction solution (excitation wavelength 470 nm, fluorescence wavelength 520 nm) was measured over time for 30 minutes.
比較例2
実施例1(2)に記載の反応液組成中、PPi分解酵素を除いた他は、実施例2と同様に標準RNAの増幅を試みた。
Comparative example 2
Amplification of standard RNA was attempted in the same manner as in Example 2, except that the PPi-degrading enzyme was removed from the reaction solution composition described in Example 1(2).
開始剤添加時を0分として、反応液の蛍光強度比(所定時間の蛍光強度値をバックグラウンドの蛍光強度比で割った値)が1.2を超えた場合を陽性判定とし、そのときの時間を検出時間とした結果を表2に示す。また、実施例2および比較例2の測定で得られた蛍光プロファイルのうち、開始剤にPPiを5mM含んだ系と7mM含んだ系でのプロファイルを、図2および3にそれぞれ示す。 With the addition of the initiator as 0 minutes, the fluorescence intensity ratio of the reaction solution (the value obtained by dividing the fluorescence intensity value for a predetermined time by the background fluorescence intensity ratio) exceeded 1.2. Table 2 shows the results with time as the detection time. Among the fluorescence profiles obtained in the measurements of Example 2 and Comparative Example 2, the profiles in systems containing 5 mM and 7 mM of PPi in the initiator are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
反応液中にPPi分解酵素を含んでいない系(比較例2)では、開始剤にPPiを含ませることでRNA試料の検出時間が遅くなった(すなわち標準RNAの核酸増幅反応が抑制された)。具体的には、開始剤にPPiを5mM含んだ系では、RNA試料の検出時間が大幅に遅くなり、蛍光プロファイルにおいても蛍光強度比の立ち上がりが極めて緩慢(図2)なことから、標準RNAの核酸増幅反応がほぼ抑えられていることがわかる。また開始剤にPPiを7mM以上含んだ系では、標準RNAの検出が全くできなくなった(すなわち標準RNAの核酸増幅反応が完全に抑えられた)。 In the system containing no PPi-degrading enzyme in the reaction solution (Comparative Example 2), the inclusion of PPi in the initiator delayed the detection time of the RNA sample (that is, the nucleic acid amplification reaction of the standard RNA was suppressed). . Specifically, in the system containing 5 mM of PPi as the initiator, the detection time of the RNA sample was significantly delayed, and the rise of the fluorescence intensity ratio in the fluorescence profile was extremely slow (Fig. 2). It can be seen that the nucleic acid amplification reaction is almost suppressed. In addition, in the system containing 7 mM or more of PPi in the initiator, standard RNA could not be detected at all (that is, the nucleic acid amplification reaction of standard RNA was completely suppressed).
一方、反応液中にPPi分解酵素を含んでいる系(実施例2)では、開始剤にPPiが含まれている系で、反応液中にPPi分解酵素を含んでいない系(比較例2)と比較し、標準RNAの核酸増幅反応が促進された。具体的には、開始剤にPPiを5mM含んだ系では、PPi分解酵素を含んでいない系(比較例2)と比較し、RNA試料の検出時間が大幅に速くなった。蛍光プロファイルにおいても蛍光強度比の立ち上がりが良好(図2)なことから、標準RNAの核酸増幅反応が大幅に促進されていることがわかる。またPPi分解酵素を含んでいない系(比較例2)では標準RNAを検出できなかった、開始剤にPPiを7mM含んだ系でも、標準RNAを検出できた。蛍光プロファイルにおいても蛍光強度比の立ち上がりが良好(図3)なことから、標準RNAの核酸増幅反応が維持されていることがわかる。 On the other hand, in the system containing the PPi degrading enzyme in the reaction solution (Example 2), the system containing PPi in the initiator but not containing the PPi degrading enzyme in the reaction solution (Comparative Example 2). Compared with , the nucleic acid amplification reaction of standard RNA was accelerated. Specifically, in the system containing 5 mM of PPi in the initiator, the detection time of the RNA sample was significantly faster than in the system containing no PPi-degrading enzyme (Comparative Example 2). Also in the fluorescence profile, the rise of the fluorescence intensity ratio is good (Fig. 2), indicating that the nucleic acid amplification reaction of the standard RNA is greatly accelerated. In addition, the standard RNA could not be detected in the system containing no PPi-degrading enzyme (Comparative Example 2), but could be detected in the system containing 7 mM of PPi as the initiator. Also in the fluorescence profile, the rise of the fluorescence intensity ratio is good (Fig. 3), indicating that the nucleic acid amplification reaction of the standard RNA is maintained.
以上の結果から、一定温度で一本鎖RNAを増幅可能な系に、開始液中に含まれるPPiと塩化マグネシウムとの反応で生成するPPiマグネシウムをさらに含ませることで、核酸増幅の制御をPPi分解酵素で行なえることがわかる。なお、PPi分解酵素を含む系であっても、PPi存在下では、PPi非存在下と比較し、RNA試料の検出時間が遅れているが、これは分解酵素による分解時間がかかるためと考えており、蛍光プロファイル(図2および3)は非常に良好なことから、PPiを過剰量(本実施例の反応系では10mM以上)含ませない限りは、標準RNAの核酸増幅反応自体問題ないといえる。 From the above results, by further including PPi magnesium generated by the reaction between PPi contained in the starting solution and magnesium chloride in a system capable of amplifying single-stranded RNA at a constant temperature, the control of nucleic acid amplification can be controlled by PPi. It turns out that it can be done with a degrading enzyme. Even in a system containing a PPi-degrading enzyme, the detection time of an RNA sample is delayed in the presence of PPi compared to in the absence of PPi. Since the fluorescence profile (FIGS. 2 and 3) is very good, it can be said that there is no problem in the nucleic acid amplification reaction of the standard RNA unless an excessive amount of PPi (10 mM or more in the reaction system of this example) is included. .
Claims (8)
活性を有する酵素と、リボヌクレアーゼH(RNase H)活性を有する酵素と、RN
Aポリメラーゼ活性を有する酵素と、標的核酸の一部と相補的な配列を有する第一のプラ
イマーと、標的核酸の一部と相同的な配列を有する第二のプライマーと、ピロリン酸マグネシウム
と、を含む前記標的核酸の増幅試薬であって、
前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加しており、
ピロリン酸分解酵素をさらに含む、前記増幅試薬。 An enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity, an enzyme having ribonuclease H (RNase H) activity, and RN
an enzyme having A polymerase activity, a first primer having a sequence complementary to a portion of the target nucleic acid, a second primer having a sequence homologous to a portion of the target nucleic acid, and magnesium pyrophosphate an amplification reagent for the target nucleic acid comprising:
Either one of the first primer and the second primer has a promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity added to its 5′ end,
The amplification reagent further comprising a pyrophosphate degrading enzyme.
性を有する酵素およびRNase H活性を有する酵素が、AMV逆転写酵素である、請
求項1に記載の増幅試薬。 2. The amplification reagent of claim 1 , wherein the enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, the enzyme having DNA-dependent DNA polymerase activity and the enzyme having RNase H activity is AMV reverse transcriptase.
ーに対して5’末端側の位置にある、標的核酸の一部と相補的(前記プライマーが第一の
プライマーの場合)もしくは相同的(前記プライマーが第二のプライマーの場合)な配列
を有する第三のプライマー、および/または鎖置換活性を有する酵素をさらに含む、請求
項1または2に記載の増幅試薬。 Complementary to a portion of the target nucleic acid at the 5'-terminal position of the primer having a promoter sequence for an enzyme having RNA polymerase activity added to the 5'-terminal side (when the primer is the first primer), or 3. The amplification reagent according to claim 1 or 2 , further comprising a third primer having a homologous (when said primer is the second primer) sequence and/or an enzyme having strand displacement activity.
を形成すると形成前と比較し蛍光特性が変化するオリゴヌクレオチドプローブと、を含む
前記標的核酸の検出試薬。 4. The target comprising the amplification reagent according to any one of claims 1 to 3 and an oligonucleotide probe whose fluorescence properties change when forming a complementary double strand with a portion of the amplified target nucleic acid compared to before formation. Nucleic acid detection reagent.
(1)標的核酸を含む試料を、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、D
NA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、リボヌクレアーゼH(RNase
H)活性を有する酵素と、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、前記標的核酸の一部
と相補的な配列を有する第一のプライマーと、前記標的核酸の一部と相同的な配列を有す
る第二のプライマーと、ピロリン酸分解酵素とを含む反応液であって、前記第一のプライ
マーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリ
メラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列を付加している反応液に添加する工程
(2)試料を添加した前記反応液を、ピロリン酸マグネシウムを含む開始剤に添加し、一
定温度で核酸増幅反応させる工程 A method for amplifying a target nucleic acid, comprising the following steps (1) and (2).
(1) A sample containing a target nucleic acid, an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, D
An enzyme with NA-dependent DNA polymerase activity and ribonuclease H (RNase
H) an enzyme having an activity, an enzyme having RNA polymerase activity, a first primer having a sequence complementary to a portion of said target nucleic acid, and a second primer having a sequence homologous to a portion of said target nucleic acid and a pyrophosphate degrading enzyme , wherein the first primer
Either one of the mer and the second primer has the RNA poly
(2) Step of adding the reaction solution to which the promoter sequence of an enzyme having melase activity has been added to the reaction solution added with the sample to an initiator containing magnesium pyrophosphate, and subjecting the reaction solution to nucleic acid amplification reaction at a constant temperature.
(1)標的核酸を含む試料を、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、D
NA依存性DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、リボヌクレアーゼH(RNase
H)活性を有する酵素と、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、前記標的核酸の一部
と相補的な配列を有する第一のプライマーと、前記標的核酸の一部と相同的な配列を有す
る第二のプライマーとを含む反応液であって、前記第一のプライマーおよび前記第二のプ
ライマーのいずれか一方には、その5’末端側に前記RNAポリメラーゼ活性を有する酵
素のプロモータ配列を付加している反応液に添加する工程
(2)試料を添加した前記反応液を、ピロリン酸マグネシウムまたはピロリン酸分解酵素
を含む開始剤に添加し、混合する工程
(3)前記で得られた混合溶液を微細孔空間に分配する工程
(4)前記(2)でピロリン酸マグネシウムを添加する場合は、前記微細孔空間にピロリ
ン酸分解酵素を添加し、
前記(2)でピロリン酸分解酵素を添加する場合は、前記微細孔空間にピロリン酸マグネ
シウムを添加する工程
(5)一定温度で核酸増幅反応させる工程 A method for amplifying a target nucleic acid, comprising the following steps (1) to (5).
(1) A sample containing a target nucleic acid, an enzyme having RNA-dependent DNA polymerase activity, D
An enzyme with NA-dependent DNA polymerase activity and ribonuclease H (RNase
H) an enzyme having an activity, an enzyme having RNA polymerase activity, a first primer having a sequence complementary to a portion of said target nucleic acid, and a second primer having a sequence homologous to a portion of said target nucleic acid and a primer , wherein the first primer and the second primer
Either one of the primers has an enzyme having the above-mentioned RNA polymerase activity on its 5' end side.
Step (2) adding the reaction solution to which the original promoter sequence has been added to the reaction solution to which the sample has been added, adding the reaction solution to an initiator containing magnesium pyrophosphate or a pyrophosphorolytic enzyme, and mixing (3) the above Step (4) of distributing the mixed solution obtained in step (4) in the case of adding magnesium pyrophosphate in the above (2), adding a pyrophosphorolytic enzyme to the micropore space,
When adding a pyrophosphate degrading enzyme in (2) above, step (5) of adding magnesium pyrophosphate to the micropore space and performing a nucleic acid amplification reaction at a constant temperature.
たプライマーに対して5’末端側の位置にある、標的核酸の一部と相補的(前記プライマ
ーが第一のプライマーの場合)もしくは相同的(前記プライマーが第二のプライマーの場
合)な配列を有する第三のプライマー、および/または鎖置換活性を有する酵素をさらに
含む、請求項5または6に記載の増幅方法。 Complementary to a portion of the target nucleic acid at the position on the 5'-end side of the reaction solution, to which the promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity is added on the 5'-end side (the primer is the first primer ) or homologous (when the primer is the second primer) sequence , and/or an enzyme having strand displacement activity .
変化するオリゴヌクレオチドプローブをさらに含み、当該プローブを用いて、請求項5か
ら7のいずれかに記載の増幅方法で得られた標的核酸増幅産物を検出する、標的核酸の検
出方法。 Further comprising in the reaction solution an oligonucleotide probe whose fluorescent properties change when forming a complementary double strand with a part of the amplified target nucleic acid compared to before formation, and using the probe, 7. A method for detecting a target nucleic acid, comprising detecting a target nucleic acid amplification product obtained by the amplification method according to any one of 7 .
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